王俊杰 周忠誠 楊 旭

（鐵法煤業(yè)（集團）有限責(zé)任公司礦山建設(shè)工程分公司，遼寧 鐵嶺 112700）

大強煤礦副井為千米豎井，井塔共10層。罐籠質(zhì)量22.8t。主罐尺寸為5550mm×1990mm×7540mm，型號為GDG1.5/6/2/4K。副罐尺寸為5550mm×1380mm×7540mm，型號為GDG1.5/6/2/4。首繩懸掛裝置質(zhì)量5.38t，首繩共4根，型號為50NAT6×36WS+FC-1770-ZS/SZ，總質(zhì)量44.64t。尾繩懸掛重1.41t，尾繩共2根，型號為PD8×4×19-196×31-1470，總質(zhì)量43t。井塔及井口沒有吊運罐籠的設(shè)施，井棚內(nèi)的橋式起重機與井筒的最近距離為13m，井口起吊高度為12m。

1 方案選擇

因井口空間所限，為避免井口安裝絞車較多，造成絞車的鋼絲繩運行路線交叉，給施工帶來混亂和安全隱患。結(jié)合現(xiàn)場情況，決定在井塔上安裝2臺JSDB-16雙速絞車用于起吊，在井口安裝2臺JSDB-16雙速絞車用于起吊和1臺JSDB-13雙速絞車用于水平牽引。

在井塔防撞梁下安裝2臺32t4-4型滑輪組，井塔起吊絞車通過滑輪組吊運罐籠。

在井棚橋式起重機和井筒之間設(shè)置2處吊裝點，在2處吊裝點下掛設(shè)2臺20t4-4型滑輪組，井口起吊絞車通過滑輪組吊運罐籠。起吊設(shè)施具體布置位置如圖1所示。

圖1 起吊設(shè)施布置圖

起吊設(shè)施布置及編號：井塔雙速絞車—— 1#車和2#車，井口回柱絞車—— 3#車，井口雙速絞車——4#車和5#車，井棚雙梁橋式起重機—— 6#車。

2 相關(guān)數(shù)據(jù)驗算

2.1 吊運罐籠鋼絲繩扣計算

2.1.1 雙絞車吊罐

吊裝最大質(zhì)量為Q=22.8t，采用雙繩4點起吊。繩扣數(shù)量n取4，安全系數(shù)取6，不平衡系數(shù)K1取1.25，動載荷系數(shù)K2取1.2，鋼絲繩扣夾角取60°。繩扣受力形式如圖2所示。計算所需鋼絲繩扣的最小破斷力F如公式（1）所示[1]。

圖2 繩扣受力分析圖

2.1.2 單絞車吊罐

當(dāng)?shù)踹\罐籠時，可能出現(xiàn)單側(cè)繩扣受力情況。計算所需鋼絲繩扣的最小破斷力如公式（2）所示。

式中：Q=15.74t，n=2，K2=1.2，得F=66t。

查表得6×19+FC-36-1670鋼絲繩最小破斷拉力總和為86.7t。因此選用直徑不小于36mm鋼絲繩扣吊運罐籠。

2.1.3 掛設(shè)滑輪組鋼絲繩扣計算

吊裝最大質(zhì)量為Q1=22.8t，鋼絲繩等機具質(zhì)量為Q2=1t，在吊運罐籠過程中，可能出現(xiàn)單臺絞車受力情況，繩扣數(shù)量n取4，安全系數(shù)取6，動載荷系數(shù)K2=1.2，計算所需鋼絲繩扣的最小破斷力如公式（3）所示。

式中：Q=Q1+Q2=23.8t，得F=23.8÷4×1.2×6=43t。

查表得6×19+FC-28-1670鋼絲繩最小破斷拉力總和為52.4t。因此選用直徑不小于28mm鋼絲繩扣來掛設(shè)滑輪組。

2.1.4 吊運罐籠的絞車及鋼絲繩計算

通過2臺滑輪組（4-4）來起吊罐籠，在吊運罐籠過程中，可能出現(xiàn)單臺絞車受力情況，此時吊裝最大質(zhì)量Q取15.74t，動載荷系數(shù)K2取1.2，安全系數(shù)取6，繩子數(shù)量n=8。按此情況計算所需絞車鋼絲繩最小破斷力如公式（4）所示。

查表得6×19+FC-18-1670鋼絲繩最小破斷拉力總和為21.7t。因此施工時選用直徑不小于18mm鋼絲繩作為絞車鋼絲繩。

單繩承受的最大力如公式（5）所示。

絞車均滿足使用要求。

2.1.5 掛設(shè)滑輪組鋼梁強度驗算

起吊罐籠質(zhì)量為P=22.8t=223440N，每個滑輪組選用1根40b工字鋼作為承重鋼梁，鋼梁最大座間距L=2.6m，工字鋼許用應(yīng)力[σ]為160MPa，查表I40b工字鋼抗彎截面系數(shù)[2]Wx=1140cm3。鋼梁受力形式如圖3所示，按單臺滑輪組受力時進行驗算[3]，如公式（6）、公式（7）所示。

圖3 鋼梁受力分析圖

滿足要求。

3 實施方案

3.1 拆除井口所有影響罐籠進出通道的設(shè)施

例如井口出車側(cè)的安全門、平臺、罐道尖、四角道等。

3.2 更換主罐

在井塔防撞梁上方，副罐首繩兩側(cè)鋪設(shè)2根I40b工字鋼，工字鋼緊貼首繩放置。在工字鋼上面安裝TSQ-30鎖繩器，將首繩鎖住固定。將主罐首繩懸掛裝置的油缸打壓，預(yù)留150mm到極限位置，將主罐底部停在井口上方7m位置。

3.3 全部放平井口托罐梁

在托罐梁上方，主罐2根扁尾繩兩側(cè)安裝2根4m長32b工字鋼，工字鋼上放置4根500mm長12#礦用工字鋼。在礦用工字鋼上，每根尾繩兩側(cè)安裝7副板卡，7副板卡依次緊貼在一起，板卡螺栓選用8.8級M30×200mm，螺栓緊固力力矩不小于1250N·m。利用7副板卡將尾繩鎖在井口鋼梁上。

3.4 懸掛裝置油缸卸壓

將主罐頂部懸掛裝置油缸卸壓，使井口鎖繩梁上方的尾繩松弛、彎曲、不受力，兩根尾繩質(zhì)量全部落在井口鎖繩梁上。

3.5 拆除主罐尾繩懸掛裝置

在井口2m、3m、4mm高的套架梁上鋪設(shè)4塊跳板，將原尾繩板卡按從下到上順序拆除5副。在下層罐內(nèi)放置2個起吊架，并掛設(shè)2臺2t手拉葫蘆，通過2根Φ16mm鋼絲繩扣分別與尾繩環(huán)連接，操作手拉葫蘆，將尾繩環(huán)稍微上提，使尾繩環(huán)與罐籠之間的連接板不受力，拆除罐籠與尾繩環(huán)的連接銷軸。松罐內(nèi)2臺手拉葫蘆，將尾繩環(huán)落在井口地面上。將井塔2臺起吊絞車通過滑輪組連接到罐籠吊點，上提絞車使其受力。拆除首繩懸掛裝置與罐籠的銷軸。

3.6 吊運舊罐籠出井筒

吊運舊罐籠出井筒步驟如下。1）指揮1#車、2#車下放罐籠約2m左右停車（罐頂?shù)陀?層樓板）。將4#車連接到罐頂T板南側(cè)銷軸孔內(nèi)，上提4#車，下放1#車、2#車。將罐籠向井筒出車側(cè)方向運動。2）當(dāng)罐籠向外行走至極限位置時，將3#車通過Φ18mm鋼絲繩扣連接到罐籠底部。上提3#車，使其受力。3）將5#車連接到罐頂T板北側(cè)銷軸孔內(nèi)，上提5#車，使其受力。摘掉1#車連接繩扣，下放2#車，同時上提3#車、4#車、5#車，當(dāng)2#車不受力時，摘掉2#車連接繩扣。該過程中要保證罐籠頂部與臨時尾繩板卡之間有足夠的安全距離。4）上提3#車、5#車，同時下放4#車，使罐籠徹底離開井筒。5）將平板車運送至罐籠下方。下放4#車、5#車，將罐籠落在平板車上。6）在井口將舊罐籠解體。上提3#車，將罐籠下半部向出車側(cè)方向運動。7）下放4#車、5#車，將罐籠上半部落在另一臺平板車上并運走。舊罐籠吊運過程如圖4所示。

圖4 罐籠吊運過程

3.6.1 新罐籠吊運

新罐籠吊運步驟如下。1）用6#車鉤頭通過40t鏈子和2個25t卡環(huán)連接到新罐籠T板，將新罐籠吊起，向北側(cè)方向行走至極限位置，落在準(zhǔn)備好的平板車上。2）將4#車連接到罐籠頂部T板北側(cè)銷軸孔，使其受力。將6#車改吊到罐籠南側(cè)中部吊點，保持4#車、6#車微受力。將3#車連接在罐籠南側(cè)底部，上提4#車，下放6#車，并始終保持3#車微受力，將罐籠向北側(cè)移動，當(dāng)罐籠T板到達4#車滑輪組下方時停止。3）將4#車改吊到罐籠頂部T板南側(cè)銷軸孔，使其受力。將5#車連接到罐籠頂部T板北側(cè)銷軸孔，摘掉6#車連接繩扣。4）上提4#車、5#車，將平板車運走。上提5#車，下放3#車、4#車，將罐籠向井筒方向移動。5）將2#車滑輪組通過Φ36mm鋼絲繩扣掛設(shè)到罐頂北側(cè)吊點位置，上提2#車、5#車，下放3#車、4#車，將罐籠向井筒方向移動。6）當(dāng)罐籠頂部到達5#車滑輪組下方時，將4#車改吊到罐籠頂部南側(cè)吊點，使其受力。摘掉5#車連接繩扣。7）將1#車滑輪組通過Φ36mm鋼絲繩扣掛設(shè)到罐籠頂部南側(cè)吊點。上提2#車，下放3#車、4#車，將罐籠向井筒方向移動，同時保證罐籠與尾繩之間的安全距離。8）當(dāng)1#車滑輪組起吊角度合適并能夠受力時，上提1#車、2#車，保持3#車、4#車受力，繼續(xù)向井筒內(nèi)吊運罐籠。當(dāng)罐籠底部高過尾繩臨時板卡時，下放3#車、4#車，3#車、4#車不受力，停車摘掉3#車、4#車連接繩扣。9）操作1#車、2#車，使罐籠直立于井筒內(nèi)。同時上提1#車、2#車，將罐籠吊到安裝位置。

3.6.2 安裝首尾繩懸掛裝置

施工人員在罐籠底部破開2個150×150mm的方孔，在下層罐內(nèi)放置2個起吊架，并掛設(shè)2臺2t手拉葫蘆，通過Φ16mm鋼絲繩扣吊住尾繩環(huán)，罐底和套架梁下手拉葫蘆配合將尾繩環(huán)吊到罐籠正下方，同時調(diào)整尾繩環(huán)和連接板的位置，將銷軸、止退銷、止退墊安裝到位。尾繩懸掛裝置安裝完成后，上提罐籠到原位置，安裝首繩懸掛與罐籠連接銷軸。利用尼龍繩將尾繩頭穿過尾繩環(huán)恢復(fù)到原位置，將原尾繩板卡恢復(fù)安裝就位。將首繩懸掛裝置打壓，當(dāng)鎖尾繩梁上方的尾繩已經(jīng)拉直且受力、板卡不受力時停止打壓。拆除井口鎖尾繩的板卡和鋼梁，拆除井塔鎖首繩的鎖繩器和鋼梁。

安裝主罐的滾輪罐耳同樣方法更換副罐。

3.6.3 恢復(fù)到原位置

將井口出車側(cè)的安全門及滑道、平臺、罐道尖、四角道等設(shè)施恢復(fù)到原位置。

4 總結(jié)

該工程關(guān)鍵點在于如何保證施工的安全和工期。該方案在吊運罐籠過程中，罐籠上方采用4個吊點連接，且當(dāng)計算設(shè)施強度時，是按照單臺絞車出現(xiàn)失效情況考慮的，最大程度杜絕此類風(fēng)險的發(fā)生。使用的滑輪組、鋼梁、鋼絲繩扣、絞車等設(shè)施強度都經(jīng)過了嚴(yán)密的計算，完全滿足施工要求。該工程采用3班24h連續(xù)作業(yè)，原計劃施工工期為8天。采用了上述的施工工藝后，實際施工工期只用了7天，提前1天將罐籠交予礦方運行生產(chǎn)。通過該方案，該次施工圓滿的完成了罐籠更換工程。不僅保障了作業(yè)的安全，還縮短了施工工期，提高了施工效率，得到了礦方的認可與好評。經(jīng)過這次施工實踐，采用多臺絞車吊運這種又高又重的罐籠方案，取得了優(yōu)異的成績，具有很大的推廣價值。